软岩隧道开挖及支护施工技术

摘要：当今，随着我国经济的加快发展，软岩隧道围岩岩质较软，岩体破碎，自稳能力极差，开挖完成后存在渗水、掉块现象，且易发生小规模坍塌。施工期间须做好超前地质预报、监控量测工作，严格控制各工序施工质量，同时控制好安全步距。以质量保安全，以安全促进度，保障隧道顺利贯通。

关键词：软岩隧道开挖；支护施工技术 引言

在隧道施工过程中，初期支护发挥了极为重要的作用，所以，下文将结合笔者实践工程经验，首先对隧道开挖支护施工中常见的支护工具进行分析，并探讨其施工技术要点及其施工质量控制措施，希望能起到抛砖引玉作用。

1开挖及支护施工应遵循的原则

软岩段开挖及支护施工是整个隧道工程建设的关键内容之一，为了保证施工有序安全进行，必须以科学的原则作为指导，规范开展开挖及支护施工，以下为施工过程中应遵循的原则。1)软岩易受干扰，所以应选择科学的开挖技术，避免因为开挖作业影响围岩的稳定性，进而影响围岩的强度。2)尽可能在围岩自身承载力之内实施开挖作业，确保围岩变形量不超出其承载范围。3)建立健全测量监控体系，便于在开挖时动态掌握施工情况，为施工方案的调整提供参考，使得开挖过程在控制范围内。4)开展全面详细的地质勘察工作，如实记录，编制勘察报告，并根据实际的地质情况选择隧道支护方式，选择恰当的施工时间。5)加强施工质量和安全管理，动态监测支护施工，注意观测重点部位的支护作业的情况，避免出现坍塌事故。

2软岩隧道开挖及支护施工 2.1开挖施工工艺

开挖过程中各台阶开挖与支护沿隧道方向错开，同步作业，开挖完成后即刻初喷4cm混凝土封闭工作面。开挖施工工艺如下：测量放样→超前支护→上台阶弧形断面开挖支护→作业面检查→中台阶开挖支护（两侧错开，可同时开挖）→下台阶开挖支护（分别开挖）→分段开挖隧底→仰拱施作。上、中、下台阶开挖过程中对稳定状态评估，若出现不稳定状态，及时停止上台阶开挖，对已完成段落进行加固，调整支护参数后再继续进行施工。a.上台阶弧形断面开挖：本段围岩钢拱架设计间距80cm，每循环开挖1榀，可根据围岩掉块情况适当缩短开挖长度，减小拱架间距。预留核心土长度宜为4～5m，宽度宜为开挖宽度1/3～1/2。开挖以机械开挖（单钩）为主，两侧拱脚辅以松动爆破的方式。两侧拱脚需进行弱爆破的，周边眼打设3～5个，间距50cm，单孔装药量根据松散程度0.5～1支（直径Φ32,单支长度30cm乳化炸药）；辅助眼打设数量、间距与周边眼相同，装药量为1～2支。b.中、下台阶开挖：由于软岩隧道围岩破碎，且结合较差，中、下台阶以机械开挖为主，若存在孤石或较硬夹层时，采取弱爆破的方式，遵循“小间距、少装药”的原则（可隔孔装药）。开挖循环进尺保持与上台阶弧形断面相同。开挖时利用机械将上台阶拱脚挖出20～30cm，以确保钢拱架连接质量。c.隧底开挖：两侧下台阶开挖完成后2～3m后，及时进行隧底开挖并封闭成环。

2.2仅有初期支护下围岩变形预测

初期支护用shell单元模拟喷层支护、cable单元模拟锚杆，型钢钢架经折算后由等效混凝土模拟。初期支护为C25喷射混凝土且厚28cm；准22mm砂浆锚杆，长4.5m，间距lm×lm；H175型钢，间距60cm。未设置超前支护。经计算可知，拱顶超前变形量为68mm，期间所产生的总量为226mm，占比约37.1%。结合现阶段的行业规范，对于大跨度、特大跨度隧道而言，施工过程中Ⅴ级围岩的拱顶下沉量应稳定在200～300mm，同时，须保证超前变形量在该值的20%～30%。经对比分析后发现，围岩超前变形量超过该标准，为解决此问题，须辅以超前支护措施。

2.3钢架开挖支护施工技术的运用

隧道工程项目开挖支护施工的过程中，钢架是主要的支护工具。为此，在支护施工作业之前，应结合隧道支护具体状况制作钢架，在分节焊制方式的作用下

确保各节钢管的弧度与尺寸能够与施工实际情况相吻合。需要注意的是，各节钢管的两端应当和板焊接在一起，使用螺栓连接各钢管。在钢架开挖支护施工技术实际应用的过程中，要对钢管颞部轮廓尺寸进行有效地控制，并适当地预留沉降量。与此同时，对钢架与破碎围岩的填充材料应选择混凝土，确保两者联系的紧密性，以免围岩出现变形的情况，进一步推进隧道工程项目的开挖施工作业，保证施工作业人员人身安全。需要注意的是，在对此施工技术应用的时候，要综合考虑施工地段与地质的实际情况，保证钢架形状与工艺设计的合理性。在现代隧道工程项目施工建设的过程中，经常会出现围岩破碎的情况，其围岩稳定性偏低，尤其是黄土土质隧道，对于支护的要求不断提高。通常，这种类型的土质在支护施工的过程中，会选择使用正台阶的方法，使开挖作业完成以后缩短拱脚扩大时间，并且能够及时支护围岩，有效地规避坍塌事故的发生。

2.4锚杆支护 2.4.1支护准备工作

在软岩隧道支护作业中，锚杆支护的应用较为常见，锚杆支护准备工作主要包括机械设备的准备和钻孔位置确定。首先是机械设备的准备，锚杆支护作业需要用到的机械设备包括钻孔机、锚杆等。同时还需要按照隧道工程支护方案确定钻机的功率，确定相关支护参数，如钻机功率、锚杆材质等;其次，经过分析地质勘察报告、隧道工程设计要求，应确定钻孔点，保证隧道断面施工支护效果。

2.4.2支护技术要点

锚杆支护作业需要先钻孔，确定钻头大小符合隧道项目设计要求的钻孔机，移动到预设钻孔点，调整钻机功率和钻头角度，钻头与隧道断面成90°，实施钻孔作业。在钻进过程中密切关注钻机上的仪表盘，根据钻机状态和钻进速度判断是否存在坚硬岩石等特殊情况，若仪表盘数据异常，经检查后应调整钻进方法，不得盲目钻进，防止钻头受损。完成钻孔作业后，对钻孔质量实施验收，检查钻孔孔壁是否完整，钻孔倾斜率、深度等指标是否符合设计要求。若验收质量不合格则重新取孔，再次实施钻孔作业，若成孔质量达标即可开展清理作业，为锚杆支护施工创造良好的施工环境。根据本隧道工程的实际情况，锚杆支护施工需选

用水泥砂浆锚杆、中空注浆锚杆以及药包锚杆三种。水泥砂浆锚杆和中空注浆锚杆支护可直接安装施工，支护作业难度系数不大。而药包锚杆支护较为复杂，需要严格按照操作工序来安装，正式开展支护施工前，采用泡水的方式检验药包质量，避免有结块缺陷的药包用于支护作业。

结语

软岩隧道围岩差且地质变化速度快，各施工工序严格按照规范及设计要求管控。根据施工效果和监控量测结果，选择合适的支护参数，能够有效提高施工效率、预防坍塌、确保工程质量与施工安全、促进施工进度。

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